TWI382465B - 研磨液供給系統、使用者可調量測槽及將研磨液混合物供給至化學機械研磨站之方法 - Google Patents

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Description

研磨液供給系統、使用者可調量測槽及將研磨液混合物供給至化學機械研磨站之方法
本發明係有關於研磨液供給系統，特別是有關於適用在半導體製造中所使用之一種研磨液泵送系統。
現代半導體電子裝置(例如：積體電路晶片)係藉由將材料與元件之多疊層建立於一半導體基底之上而形成。一般而言，半導體裝置係結合了許多的電主動元件，這些電主動元件係形成於基底之上。金屬導體內連接線(於部分實施例中是由銅所製成)係由各種附加圖樣化與沉積製程(例如：顆粒狀花紋及雙顆粒狀花紋)所形成，在藉由形成於一或多介電材料層中之電路通道或走線之下係可將數個主動元件以電性耦接方式而結合為一體。現代半導體製造是需要以下的重覆操作步驟順序：材料沉積(導電與非導電介電材料)、於介電材料中之電路的光微影圖樣、以及材料移除(例如：利用蝕刻與灰化逐漸地建立推疊式半導體結構)。
應用在半導體製造中之化學機械拋光或研磨(“CMP”)係為對於形成於一基底之上的層結構進行全面平坦化之技術，藉由此技術係可在材料之連續層結構之上提供一均勻表面輪廓或表面形貌。任何熟習此項技藝者均知，化學機械研磨基本上是需要利用一拋光裝置，並且將含有一磨料(例如：膠態二氧化矽或鋁)、去離子水與化學溶劑或氧化劑(例如：過氧化氫、鉀或氫氧化銨)之一研磨研磨液供應至拋光裝置。一般而言，研磨液係藉由一研磨液供給系統之壓力泵送下而被傳送至化學機械研磨站，並且研磨液係被直接地施加於半導體晶圓之表面上。隨後，研磨液係藉由一迴轉拋光墊或拋光頭而被加工至晶圓之中，如此對於晶圓表面進行拋光/平面化。
第1圖表示為以往儲存研磨液且將研磨液供應至一化學機械研磨站16之研磨液供給系統10之圖式。於第1圖中，濃縮研磨液11經由泵送進至一研磨液混合槽12，於濃縮研磨液中係混合了去離子水與化學製品(例如：過氧化氫H2 O2 )。濃縮研磨液與供給至研磨液混合槽12之去離子水之數量係可利用流量計及/或磅秤而測得，藉此以提供每次所預期建立之研磨液混合物之所需比例。隨後，稀釋研磨液係經由管路而輸送至具有兩研磨液供給泵13之一泵送站，此兩研磨液供給泵13係呈並聯之泵送關係進行排列。研磨液供給泵13係排放至一共同管座，並且研磨液係被傳送至一閥開關箱14。閥開關箱14包括數個閥件與相關支管，研磨液流經路徑係可藉由閥開關箱14之數個閥件與相關支管而進行切換，因而可形成兩分離研磨液管路迴路A、B(如第1圖所示)。研磨液可再經由一循環管路17而回流至研磨液混合槽12。於此例子中亦提供了一備用之第二研磨液供給系統，此一備用之第二研磨液供給系統通常包括了一第二研磨液混合槽12與並聯組之研磨液供給泵13，研磨液係可藉由備用之第二研磨液供給系統而供給至閥開關箱14。來自於閥開關箱14之研磨液流動通過研磨液管路迴路A或B(視何者正在被使用而定)而至一閥箱15，藉由閥箱15將來自於研磨液管路迴路A或B之研磨液供應至化學機械研磨站16，如此以便於半導體晶圓進行拋光/平面化處理。輸送至化學機械研磨站16之研磨液品質係可經由一測試設備18所監控，藉由測試設備18之操作下係可對於研磨液參數(例如：比重SG與pH值)進行量測。
然而，就上述以往研磨液供給系統10係具有相當多的操作與維修缺點。由第1圖中所示之並聯泵送排列方式可知，若兩研磨液供給泵13中，其中之一泵故障，會產生壓降與研磨液供給系統流量下降的缺點，如此造成了化學機械研磨站16無法符合其需求。。當研磨液供給系統中之一者需進行例行性維修(因為需對於大量閥件進行開啟/關閉下以實行切換作業)時，閥開關箱14中之複雜的泵送與閥件排列將會造成製造廠作業人員無法容易地進行轉變過程的操作。再者，於閥開關箱14中之迂迴管路排列建立了許多的“管路死角”，於這些管路死角所形成之停滯流動，將造成研磨液的聚集及/或固化，除了影響研磨液濃度與品質的問題之外，當為了切換至備用的研磨液供給系統之下而必須對於交替之未使用分離研磨液管路迴路進行維修時，許多潛在於管路之堵塞問題亦可能會發生。
如第1圖所示為以往之研磨液供給系統10之另一缺點在於儀器準確性漂移或移位問題，這些儀器漂移或移位問題係會發生在供給至研磨液混合槽12之去離子水、化學製品、研磨液之數量量測方面。流量計及/或磅秤所具有之儀器準確性漂移或移位問題，除了無法正確地對於化學製品、濃縮研磨液之數量進行正常量測之外，有可能會影響研磨液品質，並且需要更為頻繁的對於這些測量儀器進行校正。
如第1圖所示為以往之研磨液供給系統10之另一個缺點在於當研磨液供給系統中之一需進行例行性維修時，而另一系統持續供給研磨液至化學機械研磨站16，當混合槽12之研磨液耗盡前，必須準備備用已稀釋好之研磨液供給系統，可隨時供應化學機械研磨站16所需之研磨液，否則中斷的半導體製程將會造成了生產時間損失與較高的製造成本。此外，在基於每日研磨液需求之下，有時會在操作中之混合槽與備用之供給系統之間進行研磨液供給的切換，而此種切換方式是需經由上述說明中之操作人員對於閥開關箱14中之閥件進行多次的開啟/關閉，此種切換方式是相當不易於實施的。
因此，如何提出可減少或消除上述以往研磨液供給系統之問題及改良研磨液供給系統是相當需要的。
在相較於以往的設計之下，於此所述之本發明之一種研磨液供給系統係用以提供更可靠、可維修且可操作之系統。在相較於以往之系統，於此所呈現之一實施例中係提供了具有簡單設計與操作、具可撓性、低結構成本之一種簡化的研磨液供給系統。
於一實施例中，一種研磨液供給系統係適用於在一半導體製造設備中之一化學機械研磨。研磨液供給系統包括一閥箱與一第一研磨液供給系列。閥箱包括數個閥件與一研磨液排放管座，研磨液排放管座係流動性地連接於至少一化學機械研磨站。第一研磨液供給系列包括一第一研磨液混合槽、一第一研磨液供給槽、至少兩第一研磨液供給泵、一第一泵排放管路與一第一研磨液回流管路，第一研磨液混合槽係用以製備稀釋研磨液，第一研磨液供給槽係藉由一第一混合槽排放管路而流動性地連接於一第一混合槽，至少兩第一研磨液供給泵係以串聯泵送關係進行設置且經由一第一泵吸取管路而連接於第一研磨液供給槽，第一泵排放管路係自至少兩第一研磨液供給泵而被安排至閥箱，第一研磨液回流管路係自閥箱而被安排至第一研磨液供給槽，第一泵排放管路與第一研磨液回流管路係定義一第一研磨液管路迴路，其中，在將閥箱中之數個閥件相互連接於第一研磨液管路迴路之方式下，研磨液係自第一研磨液管路迴路以可操作地而供應至至少一化學機械研磨站。
於另一實施例中，研磨液供給系統更包括一第二研磨液供給系列。第二研磨液供給系列包括一第二研磨液混合槽、一第二研磨液供給槽、至少兩第二研磨液供給泵、一第二泵排放管路與一第二研磨液回流管路，第二研磨液混合槽係用以製備稀釋研磨液，第二研磨液供給槽係藉由一第二混合槽排放管路而流動性地連接於一第二混合槽，至少兩第二研磨液供給泵係以串聯泵送關係進行設置且經由一第二泵吸取管路而連接於第二研磨液供給槽，第二泵排放管路係自至少兩第二研磨液供給泵而被安排至閥箱，第二研磨液回流管路係自閥箱而被安排至第二研磨液供給槽，第二泵排放管路與第二研磨液回流管路係定義一第二研磨液管路迴路，其中，在將閥箱中之數個閥件相互連接於第二研磨液管路迴路之方式下，研磨液係自第二研磨液管路迴路以可操作地而供應至至少一化學機械研磨站。於部分實施例中，較佳的方式係將經設計與設置之閥箱中之數個閥件係可自第一研磨液管路迴路或第二研磨液管路迴路之一者而將研磨液供應至至少一化學機械研磨站。
一種將一研磨液混合物供給至一化學機械研磨之方法係被提供，此方法包括：自一第一混合槽將一稀釋研磨液混合物輸送至一第一研磨液供給槽；利用至少兩第一研磨液供給泵對於來自於第一研磨液供給槽之稀釋研磨液混合物進行泵送且將稀釋研磨液混合物泵送回復至第一研磨液供給槽而對於一第一研磨液管路迴路進行定義，至少兩第一研磨液供給泵係經由一閥箱而以串聯泵送關係進行設置；將來自於一第二混合槽之稀釋研磨液混合物輸送至一第二研磨液供給槽；利用至少兩第二研磨液供給泵對於來自於第二研磨液供給槽之稀釋研磨液混合物進行泵送且將稀釋研磨液混合物泵送回復至第二研磨液供給槽而對於一第二研磨液管路迴路進行定義，至少兩第二研磨液供給泵係經由閥箱而以串聯泵送關係進行設置；利用閥箱將來自於第一研磨液管路迴路或第二研磨液管路迴路之稀釋研磨液混合物給至一研磨液排放管座；以及將來自於研磨液排放管座之稀釋研磨液混合物提供至一化學機械研磨站。
根據另一實施例可知，一種使用者可調量測槽係用以對於一液體之既定數量進行測量，此液體係應用在化學機械研磨拋光製程中之稀釋研磨液之製備。此液體可包括無限制濃縮液態研磨液、去離子水與化學製品。此使用者可調量測槽包括一殼體與一使用者可定位瓶。殼體係定義出具有一容量與一既定使用率之一儲液器。使用者可定位瓶係設置於儲液器，使用者可定位瓶係可垂直移動方式而位於既定使用率之上與之下的位置，其中，當基於使用者可定位瓶之位置而將液體加入於使用者可調量測槽時，使用者可定位瓶係排放而改變液量，藉此以調整儲液器之容量。
做為例証實施例之說明係可在配合相關附圖式下而被理解，這些圖式係為整份說明之考量部分。於所揭露之實施例之說明中，任何關於方向或方位之參考僅做為說明便利之使用，並且因此而不會造成本發明之領域的限制。就例如“底(lower)”、“頂(upper)”、“水平(horizontal)”、“垂直(vertical)”、“之上(above)”、“之上(below)”、“向上(up)”、“向下(down)”、“頂(top)”與“底(bottom)”之相關術語及其衍生術語(例如：“水平地(horizontally)”、“向下地(downwardly)”、“向上地(upwardly)”等)而言，於說明中或呈現於圖式中之討論時，這些相關術語及其衍生術語係用以做為方位之使用。這些相關術語係僅為了便於說明而使用，並且不需要在一特定方位下對於裝置進行建構或操作。
除非是特別地說明利用了其它方式，否則例如“將...貼附於(attached)”、“將...固定於(affixed)”、“將...連接於(connected)”、“將...相互連接(interconnected)”之術語表示於複數結構之間利用了複數中間結構、以可移動或剛性附件或關係之作用下而達到彼此之間的直接或間接地固定或貼附。就用以描述結構/元件之間之關係之術語“鄰接於(adjacent)”而言，此“鄰接於(adjacent)”包括了相關之個別結構/元件間之直接接觸與於個別結構/元件之間具有其它中間結構/元件之存在。再者，由較佳實施例係說明本發明之可能的非限制性特徵之組合並非特別地用以限制本發明，這些非限制性特徵可單獨存在或為其它特徵之組合，本發明之保護範圍當事後附之申請專利範圍所界定者為準。
就說明書中所使用之術語“管路”(“line”、“piping”與“tubing”)而言是可互換使用，並且這些術語“管路”(“line”、“piping”與“tubing”)係可有關於傳統上應用在傳輸液體(包括研磨液)及/或氣體材料與其組合之流體管道之任何型式、尺寸或組態。
請參閱第2圖，本發明之一實施例之一研磨液供給系統20包括一第一研磨液供給系列21與備用之一第二研磨液供給系列22，供給系統20係可藉由第一研磨液供給系列21與第二研磨液供給系列22而具有可靠度與操作彈性。第一研磨液供給系列21包括一濃縮研磨液供給桶30、一研磨液傳送泵31與一再循環管路32。濃縮研磨液供給桶30包括未稀釋濃縮研磨液。研磨液傳送泵31係經由管路而自濃縮研磨液供給桶30進行吸取，如此可將研磨液傳輸至一混合槽40。再循環管路32係用以對於研磨液傳送泵31之排出液體進行再循環下而導回至濃縮研磨液供給桶30。第一研磨液供給系列21更包括一研磨液供給槽80與研磨液供給泵81，其中，研磨液供給槽80係製作成至少符合於一化學機械研磨(CMP)站100所需之稀釋研磨液每日需求量為佳，而研磨液供給泵81係經由一泵吸取管路82而自研磨液供給槽80進行吸取。串接研磨液供給泵81係經由一泵排放管路83而將所輸送研磨液排放至具有閥件與相關支管(未圖示)之閥箱，如此可將來自於研磨液供給槽80之稀釋研磨液供應至化學機械研磨站100而進行半導體晶圓之拋光/平面化。在根據化學機械研磨站100是否對於研磨液進行要求之下，利用所提供之一研磨液回流管路84可將來自於一閥箱(valve manifold box,VMB)90之部分研磨液流至化學機械研磨站100。第二研磨液供給系列22所包括之元件係對應於上述第一研磨液供給系列21之元件，並且第二研磨液供給系列22係接合於閥箱90。串接研磨液供給泵81、泵排放管路83、第一研磨液供給系列21之研磨液回流管路84係定義一第一研磨液管路迴路1，並且於第二研磨液供給系列22之對應元件係定義一第二研磨液管路迴路2，其中，第二研磨液管路迴路2係分離於第一研磨液管路迴路1。較佳的方式係為第一研磨液管路迴路1、第二研磨液管路迴路2係均流經閥箱90且相互連接於閥箱90之閥件，於此將針對第一研磨液管路迴路1、第二研磨液管路迴路2相互連接於閥箱90之閥件的方式提出說明。
如第2圖所示，較佳的方式係為一單一傳統閥箱90是可對於來自於第一研磨液供給系列21或第二研磨液供給系列22之研磨液來源進行切換，如此可將研磨液供給至化學機械研磨站100。在經由所設計之傳統閥箱90中之閥件與相關支管之作用下，這些閥件與相關支管係可對於來自於與第一研磨液供給系列21相關之第一研磨液管路迴路1或來自於與第二研磨液供給系列22相關之第二研磨液管路迴路2之研磨液進行可操作性之隔離，或是可允許將來自於與第一研磨液供給系列21相關之第一研磨液管路迴路1或來自於與第二研磨液供給系列22相關之第二研磨液管路迴路2之研磨液流動至一共同化學機械研磨站而供應一排放管座91，如此便可將稀釋研磨液供給至化學機械研磨站100而對於半導體晶圓進行拋光作業。於部分實施例中，在可操作之閥箱90的作用下，來自於第一研磨液供給系列21與第二研磨液供給系列22之研磨液係可經由閥箱90、研磨液排放管座91而被提供至化學機械研磨站100。於一可行實施例中，閥箱90係可分別在第一研磨液管路迴路1、第二研磨液管路迴路2中包括了一單一隔離閥件93，此單一隔離閥件93係經由一短回流管路而流動性地連接於排放管座91(如第13圖所示)。只要是可達到前述功能性中之可對於研磨液流進行切換至或結合至化學機械研磨站100之情況下，其它適當的管路與閥件排列是可被實施的。
請參閱第2圖，為了進行符合於半導體製程之化學機械研磨要件之一稀釋研磨液混合物之製備，末稀釋之濃縮研磨液係經由一管路33而被傳輸至一研磨液混合槽40。因此，在藉由研磨液混合槽40結合了具有去離子水之未稀釋研磨液與一化學製品或其他化學製品CH(例如：於部分實施例中之過氧化氫(H2 O2 ))之作用下，如此便可製作出適用於化學機械研磨站100所需之一稀釋研磨液混合物。混合槽40係可視特定應用要件而為任何適當的尺寸，例如：於示範代表實施例中所提出之200公升。利用一研磨液量測槽50、一去離子水量測槽51與一化學製品量測槽52係可分別對於未稀釋研磨液、供給至混合槽40之去離子水、化學製品之數量進行測量之下，藉此便可取代第1圖之使用磅秤及/或流量計之以往研磨液供給系統。
第4圖表示一使用者可調量測槽54之一實施例之示意圖，此使用者可調量測槽54係可用做為第2圖中之研磨液量測槽50、去離子水量測槽51及/或化學製品量測槽52。於一實施例中，使用者可調量測槽54包括了可用以定義出一內儲液器78之一殼體77，並且在一實施例中之內儲液器78係可包括一大型底儲液器59與一相對較小頂儲液器58，此內儲液器78係經由流體連通於一頂儲液器(如圖所示)。使用者可調量測槽54係可為任何的尺寸、容量與組態。因此，藉由殼體77係可針對使用者可調量測槽54而定義出一固定總容量。如第4圖所示，使用者可調量測槽54係可包括了一封閉型頂部，此頂部係可為固定式或可開啟/可關閉，於其它實施例中之頂部係可為開放式頂部。
由於部分實施例之使用者可調量測槽54係可在基於一容積基礎之有利情況下而對於所需比例之研磨液、去離子水、化學製品進行預測量，隨後並且可在不需測試設備之情況下、以批次基礎方式下將研磨液、去離子水、化學製品加入於混合槽40之中。因此，於第4圖之使用者可調量測槽54中係以具有一調整裝置為佳，藉由此調整裝置對於使用者可調量測槽54所使用液體(可為研磨液、去離子水、化學製品、或是用以製備稀釋研磨液之另一種液體)之容量進行調整，如此便可對於在一瞬間基礎下對於研磨液或加入於混合槽40之去離子水之流量進行監控/調節、使用磅秤及/或流量計且具有內在儀器漂移問題之以往研磨液供給系統(如第1圖所示)進行取代。於一實施例中，此調整裝置係可利用一使用者可調整或可定位瓶子55而達成。於部分可行實施例中，瓶子55係可經由一桿件而達到可調式的操作。於一實施例中，桿件係可為一使用者-可轉動式螺紋調節桿件56，此使用者-可轉動式螺紋調節桿件56係設置於使用者可調量測槽54之內側。於其它實施例中，使用者-可轉動式螺紋調節桿件56係為螺紋式且利用一適當鎖固或夾持機構而達到於位置上之可滑移操作，鎖固或夾持機構除了可將桿件固定在所選定位置上之外，並且可同時對於瓶子55進行固定。然而，在具有螺紋調節桿件之實施例中，一使用者係以相對於使用者可調量測槽54的方式而對於使用者-可轉動式螺紋調節桿件56進行轉動，其中，瓶子55之位置係可垂直地進行調整(亦即，升高或降低)。瓶子55係可在一第一底位置與一第二頂位置之間進行可調整式之操作，並且針對瓶子55所進行之垂直範圍的調節係受限於所提供之使用者可調量測槽54之高度與使用者-可轉動式螺紋調節桿件56之長度。
如第4圖所示，一般情況下係將瓶子55設置於使用者可調量測槽54之頂儲液器58之內部為佳。瓶子55係可為實體或中空且經由密封而減輕重量，並且當瓶子55浸入於使用者可調量測槽54中之液體時，利用瓶子55所具有之體積便可在具有相同體積下對於使用者可調量測槽54中所收容之液體進行最大液量的排放。。在將瓶子55完全地位於使用者可調量測槽54內側之液位79之液面之上方，與部分地浸在液體之中而改變液量程度時，或是將瓶子55完全地浸在液體而改變液量程度時，如此可排放一定量之液體體積。在上述方式作用下，根據所需結合於混合槽40之中之既定比例之研磨液、化學製品、去離子水之下，如此便可對於使用者可調量測槽54之內部“工作”容量進行調整。於一可行實施例中之瓶子係可具有一圓柱形狀，而其它適合的形狀亦可被採用。在基於稀釋研磨液製備製程所需之估算液量(亦即，研磨液、去離子水、化學製品等)、稀釋研磨液之各種組成物通常所需之調整範圍之下，任何熟習此項技藝者之能力是可對於瓶子55與使用者可調量測槽54之一適當尺寸與對應容量進行測定。
當使用者可調量測槽54係用以做為研磨液量測槽50時，一去離子水入口管路120係可用以將去離子水引入研磨液量測槽50。於部分實施例中，去離子水入口管路120係可位於研磨液量測槽50之上，即使用者-可轉動式螺紋調節桿件56之旁邊(如第4圖所示)。去離子水入口管路120係可對於研磨液量測槽50進行周期性的清潔，如此可對於研磨液量測槽50中之殘餘研磨液進行移除。
於第4-7圖所示之操作過程中，當研磨液、去離子水、化學製品之所需比例被決定時，於研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52中之瓶子55是可分別地依其對應之所需容量而進行調整與定位。於一可行實施例中，當各個研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52之液面升高且超過了一溢流管路75於一連接位置150(如第4圖所示)所連接於各個研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52之高度時，於各研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52之液體內容物便產生溢流且經由溢流管路75而進行排放，此時研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52填充完成。因此，使用者可調量測槽54之一最大液體液位79、對應於使用者可調量測槽54之殼體77所定義之總容量之一對應“工作”容量係可利用位在使用者可調量測槽54之側邊之溢流管路75之連接位置150而進行定義。於其它可行實施例中，溢流管路75是可被省略的，並且利用使用者可調量測槽54之標示或設置於使用者可調量測槽54中之數個液位偵測感測器而對於最大液體液位79進行定義。於第4圖所示之可行實施例中，被定位之瓶子55係局部地浸在液體之中(參見液位79)，而溢流管路75之連接位置150係大致上位於瓶子55之一半高度之位置上。在經由溢流管路75觀察一溢流狀態之後，對於使用者可調量測槽54所增加之未稀釋研磨液、去離子水或化學製品便可停止。雖然研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52可具有相同之固定總尺寸與相同之容量，但由於各研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52中之瓶子55是可於位置上進行調整，在基於各研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52中之瓶子55的位置與被加入於研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52之各個液體的數量之下，不同容量之液體是可被提供至各研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52。
需特別注意的是，於部分實施例中之使用者可調量測槽54是可對於研磨液、化學製品與去離子水進行測量。於一實施例中，一固定研磨液量係可被採用，並且在基於一研磨液標準量(通常是在混合槽40之中用以製備稀釋研磨液混合物)之下，使用者可調量測槽54係可對於化學製品與去離子水進行測量下而改變這些添加物。可以理解的是，使用者可調量測槽54是可應用在一可調整量操作模式或一固定量操作模式。
第5-7圖表示利用混合槽40與使用者可調量測槽54(例如：研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52)以製備一批次之稀釋研磨液之一製程步驟順序之示意圖。於此示範實施例中，在固定量操作模式中所使用之研磨液量測槽50是不需藉由瓶子55之定位而對於容量進行調節。如果於混合槽40經常是採用相同研磨液量時，除了可經常地提供相同濃縮研磨液量的使用之外，於研磨液量測槽50中是可不必採用一可調整瓶子55。首先，針對去離子水量測槽51與化學製品量測槽52中之瓶子55進行位置上的調整，並且基於研磨液混合物所需之化學製品與去離子水的比例下而對於去離子水量測槽51與化學製品量測槽52中之瓶子55的容量進行設定。如果在一量測槽中採用了一可調整瓶子55時，則便可以最大容積而對於研磨液量測槽50之體積進行設定。於一示範實施例中，研磨液量測槽50係可具有大約15L之容量，並且去離子水量測槽51係可具有大約22L之可調容量。請參閱第5圖，研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52係分別地進行填充至一液位79(請同時參閱第4圖)。當對於研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52分別進行填充時，位在研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52與混合槽40之間之管路中之一排放隔離閥件57係保持在關閉狀態。隨後，排放隔離閥件57便被開啟，並且研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52中之內容物係分別地流入混合槽40，如此以進行稀釋研磨液之製備。較佳的方式係藉由重力對於研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52之流出物的流動進行驅動，但在某些物理設備之規劃設計及其需求下，研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52之流出物係可利用泵而被輸送至混合槽40之中。當混合槽40被填充時，利用一泵-槽混合器70係可對於研磨液、去離子水、化學製品進行攪動與混合，並且稀釋研磨液亦可藉由泵-槽混合器70而被傳輸至研磨液供給槽80，相關內容將於下文中詳述。
請參閱第6圖，當研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52之內容物被加入於混合槽40時，較佳的方式是利用在一混合槽排放管路72中之一截流閥71進行操作，藉由位於一關閉位置之截流閥71係可將混合槽40與研磨液供給槽80之間進行隔離。請參閱第6圖，在泵-槽混合器70之作用下，混合槽40中之內容物係可經由一再循環管路73而被再循環回流通過混合槽40。較佳的方式是利用比重SG與pH值量測設備74對於稀釋研磨液之品質進行檢驗。當研磨液供給80在根據其內部所剩餘之研磨液液位而需要更多的研磨液時，一旦被測定之稀釋研磨液之品質(例如：比重SG與pH值)符合於化學機械研磨站中之半導體晶圓拋光作業之一可接收範圍時，則便可準備將此稀釋研磨液傳送至研磨液供給槽80。於一實施例中，經由一液位偵測量測設備(例如：液位探針或感測器)係可產生控制信號及/或警報信號，此液位偵測量測設備係可內含於研磨液供給槽80之中，如此可對於研磨液供給槽80中之研磨液液位進行自動化監控。截流閥71係可利用控制信號與警報信號之觸發而自動地開啟，或是可利用控制信號與警報信號而自動地通知操作人員對於截流閥71進行手動開啟而對於研磨液供給槽80進行研磨液之填充。如果研磨液供給槽80於現階段是不需要更多稀釋研磨液以符合化學機械研磨站之需求，則截流閥71係保持在關閉狀態，並且可根據需求而藉由泵-槽混合器70繼續對於研磨液進行再循環通過混合槽40，藉此以維持研磨液的品質。當研磨液供給槽80需要研磨液且混合槽40係為低液位狀態下，藉由重覆上述步驟下便可針對一新批次之稀釋研磨液進行製備。
根據本發明之另一特徵可知，一濕氣覆蓋系統(例如：通常應用在半導體工廠之濕氮氣(氮氣(N2 ))係可應用在研磨液供給系統20之中，藉由濕氣覆蓋系統以維持研磨液的品質，而其相關的理論已在美國專利第6,196,526號案中敘述，於此係已將美國專利第6196526號案之全部內容合併列入參考。就應用在研磨液供給系統以進行化學機械拋光之研磨液儲存/供給槽而言，為防止研磨液儲存/供給槽中之研磨液粒子完全乾透，一濕氣層是必須被採用的。由於一般的氮氣或壓縮空氣係為具有低相對濕度(例如：介於約在20%與約在30%相對濕度(RH)之間)之氣體且其對於防止研磨液之乾燥效果有限，這些氮氣或壓縮空氣是不適合被應用在濕氣覆蓋系統。當所使用之氮氣或壓縮空氣僅具有一低相對濕度時，部分研磨液粒子便會有被弄乾的情況產生，並且這些即將被弄乾之部分研磨液粒子係會黏著於其它的研磨液粒子，如此便會形成了超過所需尺寸之粒子結塊。當研磨液溶液依序被配送至一晶圓表面以進行拋光作業時，這些粒子結塊將可能造成相當嚴重的刮傷問題。因此，在研磨液槽中之一研磨液溶液的上方使用一濕氮氣或壓縮空氣氣體層是相當重要的，藉此可確保化學機械研磨製程之可靠度。
請參閱第8圖，一改良濕覆蓋系統係覆蓋於一研磨液容器或槽113之上。於一較佳實施例中，濕覆蓋系統係可採用一濕氮氣系統。於研磨液供給系統20之一較佳實施例中，濕氮氣系統係被提供至濃縮研磨液供給桶30、混合槽40、研磨液供給槽80之使用。然而，於其它較佳實施例中，多數濕覆蓋系統是可被替代使用的。於第8圖中係以示意地表示一般研磨液槽113，此槽113係可表示於部分實施例中之濃縮研磨液供給桶30、混合槽40、研磨液供給槽80。一傳統濕氮氣產生器可用於生產濕氮氣，此技術係已在美國專利第6,196,526號案中敘述。在低正壓(例如：以介於0至1psi左右為佳)之條件下，主要包含了具有高濕度成分或高相對濕度之氮氣氣體(以高於30%為佳)之濕氮氣係被引入混合槽40之頂部及/或位在研磨液表面112上方之空間中的研磨液供給槽80。於以往密封型設計中僅提供了一入口110以進行濕氮氣之供應，並且此濕氮氣係以周期性方式注入於研磨液槽或其它容器，如此便可在研磨液上方之空間之中產生了密封或停滯濕氮氣層。於這些以往研磨液供給系統中，藉由擴散原理係可將濕氮氣傳遞至研磨液之中，並且於研磨液槽中之氮氣濃度係會隨著時間而逐漸下降，而所減少的濕氮氣濃度係可利用儀器量測或壓力監視進行測定。
然而，根據本發明之一實施例中，在所提供之一濕氮氣系統的作用下，濕氮氣係可連續地循環通過濃縮研磨液供給桶30、混合槽40、研磨液供給槽80(如第2、8圖所示)。在所提供之一濕氮氣排放出口111的作用下，濕氮氣係可連續地循環通過濃縮研磨液供給桶30、混合槽40、研磨液供給槽80。濕氮氣排放出口111係可於負壓之下而連接於一排出管路115，濕氮氣係可在負壓的作用下而流動通過上述的研磨液容器。利用連接於排出管路115之傳統鼓風機、真空泵或其它適當裝置116可建立負壓環境。由於利用壓差而連續地將濕氮氣傳遞至研磨液容器113係為較佳的方式，如此便可使得排放流體中之濕氮氣濃度達到均質化。。根據本發明之濕氮氣設計可知，由於研磨液供給桶30中之常態濕氮氣層是可在很快的情況下恢復且重新建立，如此便可大幅地降低於濃縮研磨液供給桶更換期間之所可能發生的研磨液完全乾透現象。
就傳統大型研磨液容器(例如：混合槽40、研磨液供給槽80而言，所提供之一額外濕氣來源係可連接於濕氮氣系統，藉以可防止研磨液完全乾透現象的發生。請參閱第2、3圖之實施例，霧化的去離子水係可加入於混合槽40與研磨液供給槽80之中，藉此可達到上述之防止研磨液完全乾透之目的。如第3圖所示，混合槽40與研磨液供給槽80係可分別包括具有多出口埠之一去離子水噴嘴60，藉由去離子水噴嘴60可將霧化的去離子水引入研磨液容器之中。較佳的方式是將去離子水噴嘴60安裝於混合槽40與研磨液供給槽80之頂部，藉此以對於研磨液上方的霧化水進行引導。於一實施例中，去離子水噴嘴60可包括一去離子水入口埠61與多出口埠62。多出口埠62之數量可為任何適當值，並且霧化的去離子水係可經由所設置之多出口埠62之平均分佈而遍佈於混合槽40與研磨液供給槽80。在沒有限制條件下，於一實施例中係可採用四個出口埠。去離子水噴嘴60係可包括一截流閥63，操作人員係可對於截流閥63進行手動控制，或是於部分實施例中係可經由可程式控制(PLC)而對於截流閥63進行遠端遙控，如此便可周期性地將濕氮氣注入研磨液槽之中。去離子水噴嘴60係可進行周期性操作，如此便可將霧化的去離子水注入研磨液槽之中。以一可行實施例中為例，在每兩小時關閉、兩秒開啟之循環下係可將去離子水注入研磨液槽之中。
請參閱第2、5-7圖所示之一實施例中，銜接於混合槽40之底部之組合式泵-槽混合器70係可為一無軸承式磁浮葉輪型研磨液泵混合器(例如：可向Levitronix LLC of Waltham,Massachusetts購買之LevitronixMagLev pump tank mixer)。較佳的方式係為泵-槽混合器70結合了混合槽40之可對於內容物進行攪動/混合與可將稀釋研磨液傳輸至研磨液供給槽80等功能。將來自於泵葉輪之部分研磨液流通過了泵(銜接於混合槽40)之一頂殼體中之數個孔口而回流至混合槽40之底部的作用下，如此便可達到上述之對於內容物進行混合的效果，並且藉此可對於研磨液進行研磨液攪動噴射76進行定義(請參閱第5-7圖之流動箭頭)。回流的研磨液流係對於混合槽40之內容物進行攪動，如此以提供所需之混合作用。泵-槽混合器70係可包括一相關可程式控制與控制電路，藉由此可程式控制與控制電路可對於泵-槽混合器70之操作進行控制。
需特別注意的是，由於泵-槽混合器70係直接貼附於混合槽40之底部，其優點在於第1圖之以往研磨液供給系統中的槽與槽混合器之間所出現的“管線死角”並不會在本實施例中出現。因此，研磨液可能會聚集、結塊之位置或是當混合槽40於待機模式時之硬化現象便可被消除，並且不會有品質不佳之稀釋研磨液混合物會被供給至研磨液供給槽80。
請再次參閱第2圖，較佳的方式係以如圖所示之串聯泵送關係或排列方式對於數個研磨液供給泵81進行管道設置，藉此以取代以往研磨液供給系統中之並列管道設置之研磨液供給泵(參閱第1圖)。於串聯泵送關係中，研磨液供給泵81係對於研磨液供給槽80進行吸取，而研磨液供給泵81之吸取係流動性地耦接於研磨液供給泵81之排放。任何熟習此項技藝者均知，由串聯設置之泵所提供之總動態壓力或動壓頭(TDH)於實際上係為附加的，並且由於各泵係於一連續較高水頭下進行操作，如此使得兩研磨液供給泵之總排放壓力係大於單一泵之總排放壓力。有利的是，雖然在第一研磨液供給系列21或第二研磨液供給系列22具有些許水頭或流量上的減少，如果在串接研磨液供給泵81中之一者發生故障時，其另一個研磨液供給泵81仍可符合化學機械研磨站100之條件下而進行充足的水頭(壓力)與流量之傳遞。由於可繞過故障的泵(利用傳統的一旁通管路/閥件排列的方式)，而另一個研磨液供給泵81仍可進行操作。
相對地，當研磨液供給泵係採用了相同於第1圖之傳統研磨液供給系統之並聯關係進行排列時，由並聯設置且同時操作之兩研磨液供給泵所提供之總動態壓力或動壓頭並非附加的，並且任何熟習此項技藝者均知單一泵所提供之總排放壓力係不會大於兩研磨液供給泵之總排放壓力。如第1圖所示，並接研磨液供給泵係通常經由一共同吸取座而自相同的來源進行個別的吸取且排放至一共同排放座之中。然而，各研磨液供給泵係在相同的總動態壓力或動壓頭(TDH)下行操作。於此所提出之並聯設置下之研磨液供給泵中之一故障，研磨液供給泵所造成之流量與壓力之減少量是大於串聯設置下之研磨液供給泵之一故障研磨液供給泵所造成之流量與壓力之減少量(根據本發明)，如此將無法符合於化學機械研磨站之操作壓力與流量需求。
相較於在第1圖之傳統研磨液供給系統之一單一混合槽12中結合了研磨液混合與儲存/供給功能可知，在有助於改善以往技術之情況下，本發明之研磨液供給系統20係提供了包括混合槽40之分離且專用之一混合單元、包括研磨液供給槽80之儲存/供給單元、其相關的所有元件。因此，在可獨立於所有單一第一研磨液供給系列21或單一第二研磨液供給系列22中之研磨液供給槽80的操作下，於混合槽40中係可對於一新批次之稀釋研磨液進行製備。
根據上述已部分提出之本發明之研磨液供給系統20之操作概念可知，於此將對於本發明之研磨液供給系統20之操作概念提出詳細說明。請參閱第2圖、第一研磨液供給系列21與第二研磨液供給系列22，於化學機械研磨中所使用之未經稀釋之研磨用研磨液係先經由研磨液傳送泵31而自濃縮研磨液供給桶30傳送至混合槽40。如上所述，較佳的方式係利用研磨液量測槽50、去離子水量測槽51、化學製品量測槽52而在混合槽40中進行了研磨液與既定數量之化學製品與去離子水之間的混合。於混合槽40中之研磨液係可利用泵-槽混合器70之混合下而達到均質化且可提供化學機械研磨站100所需之稀釋研磨液。有利的是，由於分離機械式葉輪型混合器是可由泵-槽混合器70所完全取代，在不需要分離機械式葉輪型混合器之情況下係可避免額外成本與維修成本的產生。來自於混合槽40之研磨液混合物係可藉由泵-槽混合器70而被再循環回流通過混合槽40，而藉由比重SG與pH值量測設備74係對於研磨液的品質進行檢查。當研磨液符合於規格時，在根據需求下係可經由泵-槽混合器70而將稀釋研磨液混合物傳輸至研磨液供給槽80。於一代表實施例中，研磨液供給槽80係可具有約500公升之容量，而混合槽40係可具有約200公升之容量。隨後，來自於研磨液供給槽80之研磨液係被傳輸至閥箱90，如此以進行傳輸至化學機械研磨站100之分佈作業。於部分實施例中，當將所需研磨液數量經由操作中之研磨液供給系列而引出時，來自於研磨液供給槽80之研磨液便可在基於一連續基礎下、經由閥箱90(經由串接研磨液供給泵81)而被再循環回流研磨液供給槽80。因此，在研磨液供給槽80中便可對於稀釋研磨液混合物進行連續攪動，藉此可適當地維持研磨液的混合且可避免大型粒子群聚下之結塊的產生。如上所述，閥箱90係可對來自於第一研磨液供給系列21與第二研磨液供給系列22之研磨液進行導向，或是可同時對於來自於第一研磨液供給系列21與第二研磨液供給系列22之研磨液進行導向。
請繼續參閱第2圖，當研磨液供給槽80中之研磨液液位抵達了一既定液位時(例如：藉由液位感測器或探針所量測)，來自混合槽40之稀釋研磨液係可在研磨液系統之自動地傳送下而對於研磨液供給槽80中所消耗之研磨液進行補充。就另一替代方式而言，於研磨液供給槽80中之液位感測器係可在低研磨液液位時觸發一警告訊號，並且操作人員係可藉由泵-槽混合器70而經由手動方式開始將來自於混合槽40之研磨液傳送至研磨液供給槽80。再者，如果於專用混合槽40中之研磨液無法被利用而提供至維修期間之特定第一研磨液供給系列21或第二研磨液供給系列22，則可改採備用的第一研磨液供給系列21或第二研磨液供給系列22以提供化學機械研磨站100所需研磨液的供給服務。
很顯然地，部分的研磨液供給系統20係可經由人員之手動操作，或是部分的研磨液供給系統20係可經由與傳統遙控啟動器、感測器及其它監視設備(例如：壓力與溫度感測器或流量計)之結合之傳統可程式控制(PLC)而達到自動化的控制。
根據本發明之另一特性可知，於本發明中係可提供一改良研磨液過濾器殼體。藉由在化學機械研磨操作之研磨液供給系統結合了過濾器之使用下，於研磨液中之過大尺寸、大型研磨液粒子或成塊聚集物或粒子結塊係可經由過濾器而被移除，如此可避免於拋光作業中之晶圓表面之刮擦與損傷的產生。因研磨液利用泵輸送時，與管線會形成切應力，此切應力會增加大尺寸粒子的生成。這些粒子結塊係會分布於各個儲存槽或混合槽、及管路系統之中(特別是當研磨液系統不進行泵送時之管線死角之中)。一般而言，用以做為保護措施之研磨液過濾器係被安裝在化學機械研磨站100之管路上游中之研磨液供給泵81的下游位置。
第9、10圖表示現存傳統研磨液過濾器殼體之排列方式。研磨液流係以經過一入口噴嘴而進入過濾器殼體，並且研磨液流係在一中央出口室之各側邊而被切割或分岔。隨後，研磨液係向上流動且以朝向殼體中心的方式而流動通過過濾器、向下流入中央出口室之中，最後經由出口噴嘴而流動朝向化學機械研磨站100。現存設計中所產生之擾流係會造成一定程度之壓降且對於流動路徑中之過濾元件及過濾器造成產生較大的切應力。此外，位在過濾器底部，用於維修時排乾過濾器液體之排放埠係會形成一無流動區域，此無流動區域係會影響研磨液之品質。
根據本發明之另一特徵可知，所提供之一改良研磨液過濾器殼體係可降低研磨液與殼體之間的切應力、磨損及壓降。第12、13圖表示根據本發明之一研磨液過濾器殼體130之一可行實施例中。研磨液過濾器殼體130包括一底殼本體131、一中央出口室132、一入口噴嘴133與一出口噴嘴134。底殼本體131係用以定義一內腔室，並且中央出口室132係用以收集過濾研磨液。於部分實施例中，中央出口室132係以具有圓柱形狀、以同心對齊於底殼本體131且定位於底殼本體131之中為佳。任何適當組態與尺寸之一傳統可移除蓋子136係可採用可分離方式連接於底殼本體131，藉此可移除蓋子136係可提供研磨液過濾器殼體130可於進行周期性維修、對於定位在過濾器殼體130中之過濾器135之進行更換作業時之通道。
請參閱第12、13圖，較佳的方式係將過濾器135定位於且暫時性地密封於中央出口室132之入口，藉此可確保在所有研磨液流出過濾器殼體130之前，流入過濾器殼體130之所有研磨液係可通過過濾器135。於一實施例中，過濾器135係可具有圓柱形狀，並且過濾器135之一360度全方位濾料係可對於進入的研磨液流進行過濾。過濾器135係可包括一中央通道137，此中央通道137係流動性地連接於中央出口室132，如此便可對於過濾研磨液進行收集。
請繼續參閱第12、13圖且以第11圖所呈現為最佳，底殼本體131係橫向偏置於出口噴嘴134，於一較佳實施例中之出口噴嘴134係同心地對齊於研磨液過濾器殼體130之底殼本體131。相較於第9、10圖中之現存過濾器殼體組態可知，本發明之出口噴嘴134係位於底殼本體131之底部且流動性地連接於中央出口室132(如圖所示)。有利的是，在本發明之出口噴嘴134位於底殼本體131之底部且流動性地連接於中央出口室132的排列下，除了可於移除以往設計(參見第10圖)中之排放埠與管線死角區域之外，本發明更可提供一排放裝置，藉由排放裝置對於研磨液過濾器殼體130進行排放下而可進行周期性維修。
請參閱第11、12圖，藉由入口噴嘴133之偏置定位係可在研磨液過濾器殼體130中建立了一無擾動螺旋或環型研磨液流動路徑(參見流動箭頭)，藉此可降低壓降與研磨液切應力。當研磨液被引入底殼本體131時，研磨液流係不斷加劇地增加且逐漸地向上移動朝向於過濾器135而以徑向向內流動方式通過了過濾器135之濾料，並且隨後研磨液流係向下移動朝向於中央出口室132與出口噴嘴134而流動至化學機械研磨站100(參見第2圖)。經由在現存以往過濾器殼體(第9、10圖)、根據本發明之創新設計之研磨液過濾器殼體130(第11、12圖)之間所執行之粒徑分佈比較測試可看出，藉由本發明之研磨液過濾器殼體，可獲得較大粒子數量上之減量之優點。舉例而言，可應用在過濾器135之一適當濾料係可為可向Mykrolis Corporation購買之PlanargardPoint-of-Use Cartridge Filters。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限制本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明所附圖式之精神、領域和對等範圍內，當可做更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。特別的是，在不脫離本發明之精神和實質特徵內，任何熟習此項技藝者是清楚的了解本發明係可採用其它形式、結構、排列、比例、尺寸與利用其它元件、材料與構件而具體化實現。在不脫離本發明之原理內，任何熟習此項技藝者是更可察覺到本發明係可使用結構、排列、比例、尺寸、材料、構件與其它方法之修正於進行本發明之實行，並且特別地可適用於特定環境與操作要件。此外，在不脫離本發明所附圖式之精神內，於此所述之較佳或示範方法與製程中之各種變化例是可被達成的。因此，目前所揭露之實施例係可如所述而被完全考量且不造成限制、本發明之領域係由所附之申請專利範圍與其對等所界定、不受到上述說明或實施例所限制。更確切地說，在不脫離本發明所附圖式之領域和對等範圍內，所附之申請專利範圍應以最廣的方式進行建構而可包含本發明之各種變化例與實施例。
10．．．研磨液供給系統
100．．．化學機械研磨站
11．．．濃縮研磨液供給桶
110．．．入口
111．．．出口
112．．．研磨液表面
113．．．研磨液容器或槽
115．．．排出管路
116．．．適當裝置
12．．．研磨液混合槽
120．．．去離子水入口管路
13．．．研磨液供給泵
130．．．研磨液過濾器殼體
131．．．底殼本體
132．．．中央出口室
133．．．入口噴嘴
134．．．出口噴嘴
135．．．過濾器
136．．．可移除蓋子
137．．．中央通道
14．．．閥開關箱
15．．．閥箱
150．．．連接位置
16．．．化學機械研磨站
17．．．循環管路
18．．．測試設備
20．．．研磨液供給系統
21．．．第一研磨液供給系列
22．．．第二研磨液供給系列
30．．．濃縮研磨液供給桶
31．．．研磨液傳送泵
32．．．再循環管路
33．．．管路
40．．．混合槽
50．．．研磨液量測槽
51．．．去離子水量測槽
52．．．化學製品量測槽
54．．．使用者可調量測槽
55．．．瓶子
56．．．使用者-可轉動式螺紋調節桿件
57．．．排放隔離閥件
58．．．頂儲液器
59．．．大型底儲液器
60．．．去離子水噴嘴
61．．．去離子水入口埠
62．．．多出口埠
63．．．截流閥
70．．．泵-槽混合器
71．．．截流閥
72．．．混合槽排放管路
73．．．再循環管路
74．．．比重SG與pH值量測設備
75．．．溢流管路
76．．．加壓研磨液攪動噴射
77．．．殼體
78．．．內儲液器
79．．．液位
80．．．研磨液供給槽
81．．．研磨液供給泵
82．．．泵吸取管路
83．．．泵排放管路
84．．．研磨液回流管路
90．．．閥箱
91．．．排放管座
93．．．隔離閥件
CH．．．化學製品
CMP．．．化學機械研磨
DI．．．去離子水
N2 ．．．氮氣
pH．．．pH值
SG．．．比重
SL．．．研磨液
VMB．．．閥箱
為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：
第1圖表示一以往研磨液供給系統之示意圖；
第2圖表示根據本發明之一研磨液供給系統之一實施例之示意圖；
第3圖表示一去離子水噴嘴之立體圖，此去離子水噴嘴係可提供做為可用於第2圖之研磨液供給系統之中之一槽型密封系統之使用；
第4圖表示可用於第2圖之研磨液供給系統中之一量測槽之一剖面圖；
第5-7圖表示用以製備一稀釋研磨液之一操作順序之一實施例中之具有數個量測槽之一研磨液混合槽之示意圖；
第8圖表示可用於第2圖之研磨液供給系統之中之一濕氣覆蓋系統之一實施例之示意圖；
第9、10圖表示一以往研磨液過濾器殼體之上視圖、側剖面圖；
第11、12圖表示根據本發明之一研磨液過濾器殼體之一實施例之上視圖、側剖面圖；
第13圖表示可用於第2圖之研磨液供給系統之中之一閥箱之示意圖。
所有圖式均為示意的且非依比例進行描繪。
100．．．化學機械研磨站
130．．．研磨液過濾器殼體
20．．．研磨液供給系統
21．．．第一研磨液供給系列
22．．．第二研磨液供給系列
30．．．濃縮研磨液供給桶
31．．．研磨液傳送泵
32．．．再循環管路
33．．．管路
40．．．混合槽
50．．．研磨液量測槽
51．．．去離子水量測槽
52．．．化學製品量測槽
60．．．去離子水噴嘴
70．．．泵-槽混合器
71．．．截流閥
72．．．混合槽排放管路
73．．．再循環管路
74．．．比重SG與pH值量測設備
80．．．研磨液供給槽
81．．．研磨液供給泵
82．．．泵吸取管路
83．．．泵排放管路
84．．．研磨液回流管路
90．．．閥箱
91．．．研磨液排放管座
CMP．．．化學機械研磨機台
CH．．．化學製品
DI．．．去離子水
N2 ．．．氮氣
pH．．．pH值
SG．．．比重
SL．．．研磨液
VMB．．．閥箱

Claims (20)

  1. 一種研磨液供給系統，適用於在一半導體製造設備中之一化學機械研磨，該研磨液供給系統包括：一閥箱，包括數個閥件與一研磨液排放管座，該研磨液排放管座係流動性地連接於至少一化學機械研磨站；以及一第一研磨液供給列車，包括一第一研磨液混合槽、一第一研磨液供給槽、至少兩第一研磨液供給泵、一第一泵排放管路與一第一研磨液回流管路，該第一研磨液混合槽係用以製備稀釋該研磨液，該第一研磨液供給槽係藉由一第一混合槽排放管路而流動性地連接於該第一研磨液混合槽，該至少兩第一研磨液供給泵係以串聯泵送關係進行設置且經由一第一泵吸取管路而連接於該第一研磨液供給槽，該第一泵排放管路係自該至少兩第一研磨液供給泵而被安排至該閥箱，該第一研磨液回流管路係自該閥箱而被安排至該第一研磨液供給槽，該第一泵排放管路與該第一研磨液回流管路係定義一第一研磨液管路迴路，其中，在將該閥箱中之該等閥件相互連接於該第一研磨液管路迴路之方式下，該研磨液係自該第一研磨液管路迴路以可操作地而供應至該至少一化學機械研磨站；其中，該至少兩第一研磨液供給泵其中之第一者之吸取係流動性地耦接於該至少兩第一研磨液供給泵之第二者之排放，該至少兩第一研磨液供給泵之第二者係對於該第一研磨液供給槽進行吸取，且在該第一研磨液供 給列車中該至少兩第一研磨液供給泵係設置於該閥箱之上游。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨液供給系統，更包括一第二研磨液供給列車，該第二研磨液供給列車包括一第二研磨液混合槽、一第二研磨液供給槽、至少兩第二研磨液供給泵、一第二泵排放管路與一第二研磨液回流管路，該第二研磨液混合槽係用以製備稀釋研磨液，該第二研磨液供給槽係藉由一第二混合槽排放管路而流動性地連接於該第二研磨液混合槽，該至少兩第二研磨液供給泵係以串聯泵送關係進行設置且經由一第二泵吸取管路而連接於該第二研磨液供給槽，該第二泵排放管路係自該至少兩第二研磨液供給泵而被安排至該閥箱，該第二研磨液回流管路係自該閥箱而被安排至該第二研磨液供給槽，該第二泵排放管路與該第二研磨液回流管路係定義一第二研磨液管路迴路，其中，在將該閥箱中之該等閥件相互連接於該第二研磨液管路迴路之方式下，該研磨液係自該第二研磨液管路迴路以可操作地而供應至該至少一化學機械研磨站；其中，該至少兩第二研磨液供給泵其中之第一者之吸取係流動性地耦接於該至少兩第二研磨液供給泵之第二者之排放，該至少兩第二研磨液供給泵之第二者係對於該第二研磨液供給槽進行吸取，且在該第二研磨液供給列車中該至少兩第二研磨液供給泵係設置於該閥箱之上游。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之研磨液供給系統，其 中，經設計與設置之該閥箱中之該等閥件係可自該第一研磨液管路迴路或該第二研磨液管路迴路之一者而將該研磨液供應至該至少一化學機械研磨站，或是經設計與設置之該閥箱中之該等閥件係可自該第一研磨液管路迴路與該第二研磨液管路迴路而將該研磨液供應至該至少一化學機械研磨站。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之研磨液供給系統，其中，該閥箱包括一第一隔離閥件與一第二隔離閥件，該第一隔離閥件係設置於該第一研磨液管路迴路與該研磨液排放管座之間，該第二隔離閥件係設置於該第二研磨液管路迴路與該研磨液排放管座之間，其中，在經由對於該第一隔離閥件與該第二隔離閥件進行交替地開啟與關閉之下，一使用者係可被允許對於該至少一化學機械研磨站進行一研磨液來源之選擇。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之研磨液供給系統，其中，經由該第一隔離閥件被開啟與該第二隔離閥件被關閉之方式而選出該第一研磨液管路迴路做為該至少一化學機械研磨站之該研磨液來源。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之研磨液供給系統，更包括一量測槽，該量測槽係經由流體連通於該第一混合槽且具有一使用者可調容量，選自於包括一去離子水、一未稀釋研磨液與一化學製品之族群中之一液體係被收容於該量測槽之中。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之研磨液供給系統，其中，該量測槽更包括一儲液器與一可移動瓶子，該可移 動瓶子係設置於該量測槽之內側，該可移動瓶子係可於位置上進行向上或向下調整且可經由操作排放一液量而改變該量測槽之容量。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之研磨液供給系統，更包括可轉動之一螺紋桿件，該可移動瓶子係貼附於該螺紋桿件，一使用者係可經由轉動該螺紋桿件而調整該可移動瓶子之位置。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之研磨液供給系統，其中，該第一混合槽包括一第一泵-槽混合器，該第一泵-槽混合器係耦接於該第一混合槽之底部，該第一泵-槽混合器係可操作方式經由該第一混合槽排放管路而將該研磨液自該第一混合槽泵送至該第一研磨液供給槽，並且在藉由將至少部分之該研磨液回流至該第一混合槽之下，該第一泵-槽混合器係更以可操作方式對於該第一混合槽之內容物進行攪動。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之研磨液供給系統，其中，該第一泵-槽混合器包括一入口與一可轉動葉輪，該入口係由該第一混合槽而進行吸取，該可轉動葉輪係用以對於被導回至該第一研磨液混合槽之該研磨液進行加壓攪動噴射。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之研磨液供給系統，其中，該第一混合槽包括一研磨液再循環管路，該研磨液再循環管路係用以將來自於該第一混合槽之該研磨液排送回復至該第一混合槽而進行恢復，並且該研磨液再循環管路係對於測試設備進行監控，如此以對於該第一 混合槽之中所排放之該研磨液的品質進行確認。
  12. 一種將一研磨研磨液混合物供給至一化學機械研磨站之方法，該方法包括：自一第一混合槽將一稀釋研磨液混合物輸送至一第一研磨液供給槽；利用至少兩第一研磨液供給泵對於來自於該第一研磨液供給槽之該稀釋研磨液混合物進行泵送且將該稀釋研磨液混合物泵送回復至該第一研磨液供給槽而對於一第一研磨液管路迴路進行定義，該至少兩第一研磨液供給泵係經由一閥箱而以串聯泵送關係進行設置；將來自於一第二混合槽之該稀釋研磨液混合物輸送至一第二研磨液供給槽；利用至少兩第二研磨液供給泵對於來自於該第二研磨液供給槽之該稀釋研磨液混合物進行泵送且將該稀釋研磨液混合物泵送回復至該第二研磨液供給槽而對於一第二研磨液管路迴路進行定義，該至少兩第二研磨液供給泵係經由該閥箱而以串聯泵送關係進行設置；利用該閥箱將來自於該第一研磨液管路迴路或該第二研磨液管路迴路之該稀釋研磨液混合物轉向至一研磨液排放管座；以及將來自於該研磨液排放管座之該稀釋研磨液混合物提供至一化學機械研磨站。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之將一研磨研磨液混合物供給至一化學機械研磨站之方法，其中，該轉向步驟包括了對於該閥箱中之至少一閥件進行開啟，藉此 以對於將該稀釋研磨液混合物提供至該化學機械研磨站之該第一研磨液管路迴路與該第二研磨液管路迴路中之一者進行選擇。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之將一研磨研磨液混合物供給至一化學機械研磨站之方法，其中，該轉向步驟包括了對於該閥箱中之兩閥件進行開啟，藉此以允許該第一研磨液管路迴路與該第二研磨液管路迴路將該稀釋研磨液混合物提供至該化學機械研磨站。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之將一研磨研磨液混合物供給至一化學機械研磨站之方法，更包括了利用一去離子水進行至少一濃縮研磨液之結合方式而可於該第一混合槽之中進行該稀釋研磨液混合物之製備。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之將一研磨研磨液混合物供給至一化學機械研磨站之方法，更包括利用一泵-槽混合器所產生之研磨液噴射而在該第一混合槽中進行該稀釋研磨液混合物之攪動，該泵-槽混合器係貼附於該第一混合槽之底部。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之將一研磨研磨液混合物供給至一化學機械研磨站之方法，其中，該稀釋研磨液之元件之數個預測量容量係被分佈至該第一混合槽之中，藉此以產生一批次之該稀釋研磨液。
  18. 一種使用者可調量測槽，用以對於製程中之一液體之既定數量進行測量，該使用者可調量測槽包括：一殼體，定義出具有一容量與一既定使用率之一儲液器；以及 一使用者可定位瓶，設置於該儲液器，該使用者可定位瓶係可垂直移動方式而位於該既定使用率之上與之下的位置，其中，當基於該使用者可定位瓶之位置而將液體加入於該使用者可調量測槽時，該使用者可定位瓶係排放而改變液量，藉此以調整該儲液器之容量。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之使用者可調量測槽，其中，該使用者可定位瓶係連接於一桿件，一使用者係可相對於一填充線而經由該桿件對於該使用者可定位瓶進行提升或下降。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之使用者可調量測槽，其中，該填充線係由連接於該使用者可調量測槽之該殼體之一溢流管路所定義。
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